钢框架-中心支撑及腰桁架全钢结构体系项目概况详解

   日期:2024-06-11     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:413    
核心提示:但正因为本工程特有结构体系,加之核心筒结构设计非常密集、复杂(核心筒周圈及内部共分布32根箱型截面的钢柱,单层钢柱最多含3个梁柱牛腿、6个中心支撑牛腿),相对常规超高层来讲,施工难度也大幅度增加。

1. 项目概况

项目概况

建筑概况

本项目为钢架-中央支撑+腰桁架全钢结构体系,由办公楼、酒店、天桥、裙楼四部分组成。项目总建筑面积约22.6万平方米,总用钢量约4万吨。高强螺栓用量约66万套,钢桁架楼承板面积约14万平方米。

结构概述

标准办公楼:外框架由21根圆管柱组成,最大截面尺寸为D1400*25。核心筒由32根箱形柱及柱间支撑组成,最大截面尺寸为BOX700*1200*45*45。

酒店标准层:外框架由20根箱形柱组成,最大截面尺寸为BOX800*1300*35*35。核心筒由28根箱形柱及柱间支撑组成,最大截面尺寸为BOX700*1300*35*35。

天桥概况

配送地点

天桥连接办公楼与酒店塔楼桁架层,与两座不等高塔楼刚性连接,结构标高+93.100m至+106.300m。

结构特点

该架空桥共三层,由两座主桁及主桁之间的主、次钢梁组成,重约600吨,跨度约40米。

横截面特性

该桥主桁最大截面尺寸为600*65、520*50。

施工特点

本工程核心筒采用箱形柱+钢梁+柱间中心支撑结构,与传统刚构钢柱+混凝土剪力墙结构的核心筒工程在结构形式、塔吊布置、混凝土施工、内外筒施工差异等方面均有较大区别。

总体施工规划

办公楼施工及构件卸吊采用两台STT553-24t平臂塔机;酒店楼施工及构件卸吊采用两台STT403-18t平臂塔机。

架空桥施工阶段,塔吊全部撤离现场,采用地面拼装+汽车吊+液压整体顶升的施工工艺。

施工进度概览

目前,办公楼及酒店钢结构已于5月5日如期封顶。目前,办公楼及酒店钢结构已于5月5日如期封顶。

2.施工重点、难点分析

1. 密集核心筒施工

支撑节点采用强弱轴转换节点法钢结构螺栓用量,单层节点最多有9个支架;

箱体截面较小,内部隔板密集,电渣焊作业量较大;

全钢结构整体刚度不足,施工层震动较大,测量控制困难。

2.架空桥整体顶升施工

架空桥平面为不规则多边形,桁架间的主、次钢梁强度相对较弱;

两塔高度不等,刚度不同,沉降也不同;

3. 密集核心筒施工

1. 密集芯管概述

本项目办公楼及酒店均为钢框架-中心支撑、腰桁全钢结构体系,其独特的中心支撑结构与常规采用混凝土核心筒的超高层建筑相比,具有以下优势:

1、中心支撑仅设置在核心筒内钢结构螺栓用量,对建筑功能及立面不产生影响,保证了建筑的使用功能;

2、采用中心支撑体系,提高了塔架整体刚度,同时可根据结构总体布置情况调整支撑密度,避免单座塔架产生扭转效应。

3、通过调整两塔支撑的整体布置方式,使低塔(酒店)、高塔(办公楼)的振动周期保持一致,减小了连接结构的扭转效应;

4、采用钢框架-中心支撑替代传统的钢-混凝土核心筒结构,大大减轻了结构自重,并能满足复杂连接结构所需的高标准抗震要求。

但由于本项目结构体系独特,核心筒结构设计十分密集复杂(核心筒周边及内部共分布32根箱型钢柱,单层钢柱最多包含3个梁柱牛腿及6个中心支撑牛腿),其施工难度较常规超高层建筑大幅增加。

核心列节点如下图所示:

目前常规超高层建筑钢结构施工(以西安绿地A栋为例)基本为平均每月4层,单层核心筒用钢量约43吨,平均月施工量约172吨;本项目办公楼塔楼单层核心筒用钢量约115吨,平均每月5层,高峰期可达每月8层,月施工量高达920吨,是常规超高层建筑的5.35倍。

施工工期紧张,加之中央支撑系统的复杂性,对深度设计、工厂生产和现场安装提出了更高的要求。

密集核心筒施工照片 密集核心筒施工照片

2. 密集芯管深度设计

针对中心支撑节点的复杂性,我们会同区域深度设计分公司共同研究施工图纸、设计规范及图集,与设计人员、业主多次沟通,对核心管中心支撑节点提出了两套优化解决方案。

优化方案一:采用圆钢管替代H型钢做支撑,避免H型钢的强轴、弱轴问题,圆钢管与柱、梁采用交叉钢板连接。

专家及设计意见:交叉钢板节点平面外刚度不足,该解决方案不符合要求。

优化方案二:中心支撑强弱轴转换节点采用全熔透焊替代高强螺栓,合理合并内隔板数量。同时,对非牛腿翼缘对应的内隔板可采用半熔透焊缝。

专家及设计意见:同意。

3. 集约化核心筒结构加工制作

中心支撑节点非常复杂,最多一个节点有9个牛腿,且全部是空间定位,牛腿均为H型钢转换节点,焊接非常复杂,质量要求高,工厂专门制定了中心支撑生产工艺文件,保证生产要求。

4. 密集核心筒施工现场安装

密集核心筒安装仍按常规先柱后梁的顺序,分区域对称安装,考虑到中心支撑的特点,采用后置嵌入式安装方式。

塔楼25层以上钢柱分为三层节段,中心支撑节点牛腿非对称布置,吊装到位后钢柱自身存在不平衡现象。项目采用三面索风绳及标准化钢柱连接码板对钢柱进行临时固定,提高了钢柱整体稳定性,确保了测量精度及施工安全。

如何在钢柱中安装电缆风管 如何在钢柱中安装电缆风管

支撑全部采用后安装法预埋施工,即先安装钢柱,再安装上下层钢梁,最后预埋支撑,支撑吊装到位后进行临时固定,本层柱梁结构完成后再进行精确校核、焊接。支撑与柱梁错开施工,绝对时间内减少了单层工作量,工效明显!解决了本项目单层安装量大、时间紧、操作空间受限等问题,加快了整体施工进度。

针对本工程箱形柱数量多、截面较小、内隔墙多、混凝土抛撒高且不易密实等特点,推行低位顶升工艺,并最终得到业主、设计、总包三方的一致认可,基本避免了柱内混凝土施工占用塔吊(两塔共计101台塔吊),也避免了交叉作业对施工面造成的不利影响,为钢结构施工提供了有利条件。

全钢塔施工与常规塔不同,混凝土施工落后钢结构施工约十层,钢结构工作层震动较大,对测量影响较大,直接将点转移到塔上测量,误差巨大,无法实现精准测量。

项目利用附近绿地及中国铁路塔等处设置的观测点进行三维测量,并尽量选择非吊装时间段(楼面晃动较小)进行三维测量。

测量控制点布置 测量控制点布置

核心管钢柱中央支撑架的特殊性导致无法应用公司标准化操作平台,该项目采用一体式脚手架组立结合脚手架管梁搭建安全的操作平台,大大提高了施工的安全性和焊接效率。

一体式脚手架操作平台布置 一体式脚手架操作平台布置

4、异形架空桥整体顶升施工

1.异形架空桥建设概况

本项目架空桥为异形结构,与不同高度的塔架连接强度大,桥梁两根主桁刚度较大,而中间钢梁刚度较小,对吊点设置、吊装控制提出了新的要求。

2.改进牛腿的设置

5. 空中对接

 
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